Основные особенности и физическая природа звука

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Природа звука

2. Сила звука

3. Скорость звука

4. Частота звука

5. Особенности распространения и затухание звуковых волн

6. Субъективные характеристики звука

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Около 90% информации об окружающем мире человек получает при помощи органов зрения (визуальный), примерно 9% - при помощи органов слуха (аудиальный) и только 1% при помощи остальных органов чувств (обоняния, вкуса, осязания). Несмотря на доминирование визуального способа, звук является важным агентом для получения информации. Посредством звука передаются такие значимые виды информации как устная речь и музыка.

Слух гораздо сильнее, чем зрение, действует на эмоции. Недаром человек выражает своё состояние звуками: грозный окрик, громкое рыдание, нежные напевы. Звуки оказывают на человека различное воздействие - гармонизирующее, оздоровительное, разрушительное, вдохновляющее, успокаивающее, раздражающее и т.д. Во всех верованиях, культах, религиях звук всегда играл особую роль. Звук - это очень серьёзная составляющая нашей жизни. Огромную роль звук в виде музыки играет в искусстве. Поэтому изучение природы звука, его основных особенностей и характеристик является важной частью творческого образования. Знание теоретических аспектов природы звука помогает в звуковом оформлении концертов, спектаклей и других зрелищных мероприятий и произведений искусства.

Объект исследования - звук как физическое явление. Предмет - наиболее важные понятия, характеризующие объект.

Цель работы - изучение наиболее важных понятий, характеризующих звук как физическое явление и при взаимодействии с органами чувств.

Задачи работы:

Изучение природы звука, как механического колебания.

Рассмотрение основных количественных параметров звука.

Изучение особенностей распространения и поглощения звука.

Рассмотрение особенностей субъективного восприятия звуковых волн человеком.

1. Природа звука

Звук как явление физическое представляет собой механические колебательные движения материальных тел - твердых, газообразных или жидких. Возникновение слуховых ощущений человека связано, как правило, именно с колебаниями воздуха. Звуковые явления представляют собой частный случай волнового движения. Механические колебания частиц упругой окружающей среды в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц, воздействуя на орган слуха человека, вызывают ощущение звука. Такие колебания называют звуковыми колебаниями или просто звуком, а указанный диапазон - диапазоном частот слышимого звука. В узком смысле звуком называют субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека. Звуки частот, лежащих ниже этого диапазона, называют инфразвуком, а выше - ультразвуком.

При своих колебаниях тело попеременно, то сжимает слой воздуха, прилегающий к его поверхности, то, наоборот, создаёт разрежение в этом слое. Таким образом, распространение звука в воздухе начинается с колебаний плотности воздуха у поверхности колеблющегося тела.

Для возбуждения звуковых колебаний требуется наличие источника звука - механически колеблющегося тела, например струны, диффузора громкоговорителя и т.д., а также передающей среды, непосредственно соприкасающейся с этим телом. Звуковые колебания могут возникать и в результате иных возмущений среды, например грозового разряда, взрыва, прохождения воздушной струи через узкую щель или отверстие.

Рассмотрим длинную трубу, наполненную воздухом. С левого конца в нее вставлен плотно прилегающий к стенкам поршень (рис. 1). Если поршень резко двинуть вправо и остановить, то воздух, находящийся в непосредственной близости от него, на мгновение сожмется (рис. 1, а). Затем сжатый воздух расширится, толкнув воздух, прилегающий к нему справа, и область сжатия, первоначально возникшая вблизи поршня, будет перемещаться по трубе с постоянной скоростью (рис. 1, б). Эта волна сжатия и есть звуковая волна в газе.

Рисунок 1 - Звуковая волна в трубе

Звуки порождаются источниками различных форм и размеров, которые воспроизводят вибрацию довольно сложным образом. Кроме того, волны воздушного давления способны отражаться от твердых поверхностей. Эти отражения складываются с волнами основного источника, создавая при этом сложное поле различных направлений. Реальный звук является наложением гармонических колебаний с большим набором частот, то есть звук обладает акустическим спектром, который может быть сплошным (в некотором интервале присутствуют колебания всех частот) и линейчатым (присутствуют колебания отделенных друг от друга определенных частот).

Звуковая волна характеризуется избыточным давлением, избыточной плотностью, смещением частиц и их скоростью. Для звуковых волн эти отклонения от равновесных значений всегда малы. Так, избыточное давление, связанное с волной, намного меньше статического давления газа. В противном случае мы имеем дело с другим явлением - ударной волной. В звуковой волне, соответствующей обычной речи, избыточное давление составляет лишь около одной миллионной атмосферного давления. Важно то обстоятельство, что вещество не уносится звуковой волной. Волна представляет собой лишь проходящее по воздуху временное возмущение, по прохождении которого воздух возвращается в равновесное состояние. Волновое движение, конечно, не является характерным только для звука: в форме волн распространяются свет и радиосигналы, и каждому знакомы волны на поверхности воды.

К основным характеристикам звуковых волн относят скорость звука, интенсивность или звуковое давление, набор частот - это объективные характеристики звуковых волн; высоту тона, громкость, тембр относят к субъективным характеристикам. Субъективные характеристики зависят в большой мере от восприятия звука конкретным человеком, а не от физических характеристик звука.

2. Сила звука

Интенсивностью звука (или силой звука) называется величина, определяемая средней по времени энергией, переносимой звуковой волной в единицу времени сквозь единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны:

,(1)

где I - сила звука, W - энергия, переносимая упругой средой через заданную поверхность, S - площадь участка фронта звуковой волны, t - время прохождения звуковой волны через участок S.

Интенсивность звука зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств самой среды и от формы волны.

В сферической бегущей волне интенсивность звука обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. В стоячей звуковой волне I = 0, то есть потока звуковой энергии в среднем нет.

Интенсивность звука плоской гармонической бегущей волны равна плотности энергии звуковой волны, умноженной на скорость звука. Поток звуковой энергии характеризуют вектором Умова - вектором плотности потока энергии волны, который может быть представлен как произведение интенсивности звука на вектор волновой нормали, то есть единичный вектор, перпендикулярный фронту волны.

Если интенсивность звука является величиной, объективно характеризующей волновой процесс, то субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость звука, зависящая от частоты. Согласно физиологическому закону Вебера-Фехнера, с ростом интенсивности звука громкость возрастает по логарифмическому закону. На этом основании вводят объективную оценку громкости звука по измеренному значению его интенсивности:

,(2)

где I0 - интенсивность звука на пороге слышимости, принимаемая для всех звуков равной 10-12 Вт/м2. Величина L называется уровнем интенсивности звука и выражается в белах (в честь изобретателя телефона Белла). Обычно пользуются единицами, в 10 раз меньшими, - децибелами (дБ).

Таблица 1 - Примерная интенсивность распространенных звуков

В таблице 1 представлены интенсивности различных природных и техногенных звуков и их интенсивности.

Физиологической характеристикой звука является уровень громкости, который выражается в фонах (фон). Громкость для звука в 1000 Гц (частота стандартного чистого тона) равна 1 фон, если его уровень интенсивности равен 1 дБ. Например, шум в вагоне метро при большой скорости соответствует 90 фон, а шепот на расстоянии 1 м - 20 фон.

3. Скорость звука

Совершая колебания, тело вызывает колебания прилегающих к нему частиц среды с такой же частотой. Состояние колебательного движения последовательно передается к все более удаленным от тела частицам среды, то есть в среде распространяется волна с частотой колебаний, равной частоте ее источника, и с определенной скоростью, зависящей от плотности и упругих свойств среды. Скорость распространения звуковых волн в газах вычисляется по формуле

,(3)

где R - молярная газовая постоянная, М - молярная масса, g=Ср/СV - отношение молярных теплоемкостей газа при постоянных давлении и объеме, Т - термодинамическая температура. Из формулы (3) вытекает, что скорость звука в газе не зависит от давления р газа, но возрастает с повышением температуры. Чем больше молярная масса газа, тем меньше в нем скорость звука. Например, при T=273 К скорость звука в воздухе (M=29Ч10-3 кг/моль) v=331 м/с, в водороде (M=2Ч10-3 кг/моль) v=1260 м/с. Выражение (3) соответствует опытным данным. При распространении звука в атмосфере необходимо учитывать целый ряд факторов: скорость и направление ветра, влажность воздуха, молекулярную структуру газовой среды, явления преломления и отражения звука на границе двух сред. Кроме того, любая реальная среда обладает вязкостью, поэтому наблюдается затухание звука, то есть уменьшение его амплитуды и, следовательно, интенсивности звуковой волны по мере ее распространения.

Скорость распространения звука наблюдается при громе и молнии. Гром, несмотря на то, что возникает одновременно с разрядом электричества, молнией, слышен через некоторый промежуток времени, в зависимости от отдаленности места электрического разряда.

Скорость не зависит от величины вибрации источника, генерирующего колебания в прямом и обратном направлениях. Можно говорить о 100 перемещениях в секунду, однако результат будет аналогичен тому, были эти перемещения равны 20 или 20000 колебаниям.

Для акустики помещений большое значение имеет реверберация звука - процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после выключения его источника. Если помещения пустые, то происходит медленное затухание звука и создается «гулкость» помещения. Если звуки затухают быстро (при применении звукопоглощающих материалов), то они воспринимаются приглушенными. Время реверберации - это время, в течение которого интенсивность звука в помещении ослабляется в миллион раз, а его уровень - на 60 дБ. Помещение обладает хорошей акустикой, если время реверберации составляет 0,5-1,5 с.

4. Частота звука

Величина скорости, с которой появляются волны воздушного давления, называется частотой и измеряется одним циклом в секунду, герцем (Гц): 1 Гц = 1 ц/с:

,(4)

где Т - время появления одной волны.

Частота волны обратно пропорциональна длине волны - отрезку на оси распространения волны, в котором умещается полный цикл (период) изменения плотности воздуха. Чем больше частота звука, тем меньше длина волны и наоборот. Длину волны очень легко вычислить по формуле

l=C/f,

где C - скорость звука (340 м/с), а f - частота звуковых колебаний. Например, волна, имеющая частоту 100 Гц, имеет длину 340/100=3.4 м.

Амплитудой звуковой волны называется половина разницы между самым высоким и самым низким значением плотности. На графике амплитуде будет соответствовать разница между самой высокой (или низкой) точкой волны и горизонтальной осью графика.

Для описания относительных временных свойств двух звуковых волн (или разных частей одной волны) вводится понятие фазы звуковой волны. Посмотрите на рисунок. На первом графике показаны две волны, которые полностью совпадают друг с другом. В этом случае говорят, что волны находятся в фазе. На третьем графике в том месте, где у одной волны находится область высокой плотности, у другой - область низкой плотности. В этом случае говорят, что волны находятся в противофазе. При этом, если волны одинаковые, происходит их взаимное уничтожение (в природе это бывает крайне редко, чаще противофазные волны при наложении сильно искажают звук). Средний график показывает некое промежуточное положение. В этом случае говорят, что фаза одной волны сдвинута относительно другой.

Рисунок 2 - Фазы звуковых волн

Тесно связано с частотой (высотой) звука и такое фундаментальное музыкальное понятие, как «строй». Отношения частот звуковых колебаний выражаются с помощью музыкальных интервалов, таких как октава, терция, квинта и т.п.. При прослушивании человеком волн всего звукового диапазона он обнаруживает феноменальное чувство схожести звуков, частоты которых отличаются друг от друга ровно в два раза. В соответствии с этим была разработана современная система звуковысотных соотношений, в которой каждый звук имел фиксированную высоту. Интервал в одну октаву между частотами звуков означает, что эти частоты отличаются в 2 раза. Таким образом, любая нота (к примеру, до) отличается по частоте от одноименной ноты следующей октавы в два раза и воспринимается с ней на слух очень похоже (как говорят, звучит в унисон). Кроме того, для описания частотных интервалов используется декада - интервал между частотами, отличающимися в 10 раз. Так, диапазон звуковой чувствительности человека составляет 3 декады (20-20000 Гц). Такая система (известная как равномерно-темперированный строй) появилась в XVII веке и состоит из нескольких октав, каждая из которых разбита внутри себя на 12 равных частей-полутонов, отличающихся друг от друга в 1,0595 раза.

5. Особенности распространения и затухание звуковых волн

Звуковые волны могут распространяться в воздухе, газах, жидкостях и твердых телах. В безвоздушном пространстве (вакууме) волны не возникают. В этом легко убедиться на простом опыте. Если электрический звонок поместить под воздухонепроницаемый колпак, из которого откачан воздух, мы никакого звука не услышим. Но как только колпак наполнится воздухом, возникает звук.

Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть только продольными, так как эти среды обладают упругостью лишь по отношению к деформациям сжатия (растяжения). В твердых телах звуковые волны могут быть как продольными, так и поперечными, а также поверхностными, так как твердые тела обладают упругостью по отношению к деформациям сжатия (растяжения) и сдвига. Для большинства металлов скорость продольных волн лежит в пределах от 4000 м/сек до 7000 м/сек, а поперечных - от 2000 м/сек до 3500 м/сек.

В различных средах звуковые волны распространяются с разными скоростями, что и является характеристикой отдельной среды. Скорость распространения звука в воздушной среде зависит от температуры воздуха и, для нормальных условий при 0° составляет примерно 332,5 м/сек. В воде при нулевой температуре звук распространяется со скоростью 1450 метров в секунду. С повышением температуры и солености воды, а также с увеличением глубины, а, следовательно, и гидростатического давления скорость звука возрастает.

Опыты показывают, что различные твёрдые тела проводят звук по-разному. Упругие тела - хорошие проводники звука. Большинство металлов, дерево, газы, а также жидкости являются упругими телами и поэтому хорошо проводят звук. В стали скорость звука тоже зависит как от температуры, так и от качественного состава стали: чем больше в ней углерода, тем она тверже, тем звук в ней распространяется быстрее.

Встречая на своем пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определенному правилу: угол отражения равен углу падения. При этом сгущение частиц превращается в разрежение, а разрежение - в сгущение. Происходит это потому, что колебания, принесённые волной к границе, передаются частицами второй среды, и они сами становятся источником новой звуковой волны. Эта вторичная волна распространяется не только во второй среде, но и в первой, откуда пришла первичная волна. Это и есть отраженная волна.

С явлением отражения звука связано такое известное явление, как эхо. Оно состоит в том, что звук от источника доходит до какого-то препятствия, которое и является границей двух сред, отражается от него, и возвращается к месту, где эта звуковая волна возникла. И если первичный звук и звук отражённый доходят до слушателя не одновременно, то он слышит звук дважды. Звук может испытать и несколько отражений. Тогда можно услышать звук много раз. Например, раскаты грома.

Звуковые волны, идущие из воздуха, почти полностью отразятся от поверхности воды вверх, а звуковые волны, идущие от источника, находящегося в воде, отражаются от нее вниз.

Величина, равная отношению отражённого потока звуковой энергии к падающему потоку звуковой энергии, называется коэффициентом отражения. Величина, равная отношению проходящего потока звуковой энергии к падающему потоку звуковой энергии, называется коэффициентом пропускания.

Если преграда представляет собой более плотную среду, то при отражении происходит потеря полуволны. В большом помещении после каждого звука возникает гул, который является результатом наложения звуковых волн, отраженных от различных преград в этом помещении. Например, от стен, потолка, колонны и т.п. Это явление называется реверберацией. Если в помещении много отражающих поверхностей, особенно мягких, сильно поглощающих звук, то реверберация отсутствует. Явление реверберации учитывают в архитектуре, при проектировании больших залов, добиваясь определённой окраски звука, который приобретает мягкость и объёмность.

Звуковые волны, проникая из одной среды в другую, отклоняются от своего первоначального положения, то есть преломляются. Угол преломления может быть больше или меньше угла падения. Это зависит от того, из какой среды, в какую проникает звук. Если скорость звука во второй среде больше чем в первой, то угол преломления будет больше угла падения и наоборот.

При распространении звуковой волны в заданном направлении происходит постепенное её затухание, то есть уменьшение интенсивности и амплитуды. Знание законов затухания практически важно для определения предельной дальности распространения звукового сигнала. Затухание обусловливается рядом факторов, которые проявляются в той или иной степени в зависимости от характеристик самого звука (и в первую очередь, его частоты) и от свойств среды. Все эти факторы можно подразделить на две большие группы. В первую входят факторы, связанные с законами волнового распространения в среде. Так, при распространении в неограниченной среде звука от источника конечных размеров интенсивность его убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Неоднородность свойств среды вызывает рассеяние звуковой волны по различным направлениям, приводящее к ослаблению её в первоначальном направлении, например рассеяние звука на пузырьках в воде, на взволнованной поверхности моря, в турбулентной атмосфере, рассеяние высокочастотного ультразвука в поликристаллических металлах, на дислокациях в кристаллах. На распространение звука в атмосфере и в море влияет распределение температуры и давления, силы и скорости ветра. Эти факторы вызывают искривление звуковых лучей, то есть рефракцию звука, которая объясняет, в частности, тот факт, что по ветру звук слышен дальше, чем против ветра. Распределение скорости звука с глубиной в океане объясняет наличие т. н. подводного звукового канала, в котором наблюдается сверхдальнее распространение звука, например звук взрыва распространяется в таком канале на расстояние более 5000 км.

Вторая группа факторов, определяющих затухание звука, связана с физическими процессами в веществе - необратимым переходом звуковой энергии в другие формы (главным образом в тепло), то есть с поглощением звука, обусловленным вязкостью и теплопроводностью среды, а также переходом звуковой энергии в энергию внутримолекулярных процессов (молекулярное или релаксационное поглощение). Поглощение звука заметно возрастает с частотой. Поэтому высокочастотный ультразвук и гиперзвук распространяются, как правило, лишь на очень малые расстояния, часто всего на несколько см. Звук частоты 10000 Гц поглощается в 100 раз больше, чем звук частоты 1000 Гц. В атмосфере, в водной среде и в земной коре дальше всего распространяются инфразвуковые волны, отличающиеся малым поглощением и слабо рассеиваемые. На высоких ультразвуковых и гиперзвуковых частотах в твёрдом теле возникает дополнительное поглощение, обусловленное взаимодействием волны с тепловыми колебаниями кристаллической решётки, с электронами и со световыми волнами. Это взаимодействие при определённых условиях может вызвать и «отрицательное поглощение», то есть усиление звуковой волны.

В море с глубиной скорость звука уменьшается, но лишь до тех пор, пока понижается температура воды. Достигнув определенного уровня, скорость начинает возрастать из-за повышения гидростатического давления. Верхние и нижние границы звукового канала имеют глубину с равными скоростями звука. За ось канала принимается глубина с наименьшей скоростью распространения звука. Сверхдальнее происхождение звука в канале объясняется тем, что звуковые лучи, почти полностью отражаясь от верхней и нижней границ звукового канала, не выходят за его пределы, а концентрируются и распространяются вдоль оси звукового канала.

Частота звуковых колебаний, которые слышит неподвижный наблюдатель в случае, если источник звука приближается или удаляется от него, отлична от частоты звука, воспринимаемой наблюдателем, который движется вместе с этим источником звука, или если и наблюдатель и источник звука стоят на месте. Изменение частоты звуковых колебаний (высоты звука), связанное с относительным движением источника и наблюдателя называется акустическим эффектом Доплера. Когда источник и приемник звука сближаются, то высота звука повышается, а если они удаляются, то высота звука понижается. Это связано с тем, что при движении источника звука относительно среды, в которой распространяются звуковые волны, скорость такого движения векторно складывается со скоростью распространения звука. Например, если машина с включенной сиреной приближается, а затем, проехав мимо, удаляется, то сначала слышен звук высокого тона, а затем низкого.

6. Субъективные характеристики звука

Человек ощущает звуки, которые лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. С возрастом верхняя граница восприятия уменьшается. Чувствительность органов слуха человека до разных частот неодинаковая. Для того, чтобы человек реагировал на звук, необходимо, чтобы его интенсивность была не меньше минимальной величины, которая носит название порога слышимости. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в области частот 1-5 кГц. В этой области порог слышимости по порядку величины равна 10-12 Вт/м2, а соответствующее звуковое давление - 10-5 Н/м2. При частоте 32 Гц по громкости различаются три звука, при частоте 125 Гц - 94 звука, а при частоте 1000 Гц - 374. Увеличение это не беспредельно. Начиная с частоты 8000 Гц, число различимых звуков по громкости уменьшается. Например, при частоте 16000 Гц человек может различить только 16 звуков. Звуки очень большой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает их как ощущение давления или боли. Такую силу звука называют порогом болевого ощущения. Он слабо зависит от частоты в слышимом диапазоне и равен примерно 1 Вт/м2.

Исследования показали, что интенсивность, при которой звуки разной частоты вызывают болевое ощущение, различна. Если силу звука увеличить в миллион раз, громкость возрастает только в несколько сотен раз. Выяснилось, что ухо преобразует силу звука в громкость, по сложному логарифмическому закону ограждая свои внутренние части от чрезмерных воздействий.

Физическому понятию интенсивности звука отвечает громкость звука, зависящая также и от его частоты. Субъективную громкость звука нельзя точно количественно измерить. Понятия о громкости и интенсивности не равнозначны. Громкость звука - это мера силы слухового ощущения, вызываемого звуком.

Звук одинаковой интенсивности может создавать у различных людей неодинаковые по своей громкости слуховые восприятия. Так, например, звуки, одинаковые по интенсивности, но различающиеся по высоте, воспринимаются ухом с разной громкостью в зависимости от особенностей слухового аппарата.

Имеется еще одна особенность человеческого уха. Если к звуку определенной громкости добавить звук той же или близкой к ней частоты, то общая громкость окажется меньше математической суммы тех же громкостей. Одновременно звучащие звуки как бы компенсируют или маскируют друг друга. А звуки, далеко отстоящие по частоте, не влияют друг на друга, и их громкость оказывается максимальной. Эту закономерность композиторы используют для достижения наибольшей мощности звучания оркестра.

Высота звука определяется его частотой, чем больше частота, тем большим будет высота звука. Органы слуха человека довольно точно ощущают изменение частоты. В области частот 2 кГц он может воспринимать два тона, частота которых отличается на 3-6 Гц. Мужские певческие голоса достигают тонового диапазона порядка 2,5 октавы, а женские нередко превышают 3. Наибольший тоновый диапазон для мужских голосов - 35 полутонов, для женских - 38. Если учитывать также и крайне низкие тоны басовых голосов (43,2 герца) и высокие свистящие тоны детских голосов (4000 герц), то получится, что человеческий голос охватывает 6 октав.

Все окружающие нас звуки являются сложными. Простых звуков, представленных только одиночными колебаниями, практически не встречается. Их можно получить искусственно - например, при звучании камертона пли в специальных аппаратах для исследования слуха (аудиометрах).

Тембр звука определяется его спектральных составом. Тембр - это оттенок сложного звука, которым отличаются два звука одинаковой силы и высоты. Одинаковые звуки по высоте тона могут звучат по-разному, потому что основной тон звука сопровождается, как правило, второстепенными тонами, которые всегда выше по частоте. Они придают основному звуку дополнительную окраску и называются обертонами. Иными словами, темброкачественная характеристика звука. Чем больше обертонов налагается на основной тон, тем «богаче» звук в музыкальном отношении. Если основной звук сопровождается близкими к нему по высоте обертонами, то сам звук будет мягким, «бархатным». Когда же обертоны значительно выше основного тона, появляется «металличность» в голосе или звуке.

Характерные звуковые особенности различных источников определяются не только свойствами основного тона, но и не в меньшей степени наличием обертонов. Именно присутствие тех или иных обертонов, представленных в определенном числе и соотношении, и характеризует тембр источника звука. Слово «тембр» происходит из французского языка и означает «печать», «клеймо». Служит тембр для характеристики источника тона, по тембру мы различаем звуки окружающей нас живой и неживой природы, судим об их происхождении.

Заключение

Из работы можно сделать следующие выводы:

Звук как явление физическое представляет собой механические колебательные движения материальных тел и представляет собой частный случай волнового движения.

Объективные характеристики звуковых волн: скорость звука, интенсивность или звуковое давление, набор частот. Субъективные характеристики: высота тона, громкость, тембр.

Интенсивностью звука (или силой звука) называется величина, определяемая средней по времени энергией, переносимой звуковой волной в единицу времени сквозь единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны.

Скорость звука зависит от плотности и упругих свойств среды. В газах она возрастает с ростом температуры, не зависит от давления газа, падает с ростом его молярной массы. Также зависит от влажности и ветра.

Величина скорости, с которой появляются волны воздушного давления, называется частотой и измеряется одним циклом в секунду, герцем. Частота волны обратно пропорциональна длине волны. Отношения частот звуковых колебаний выражаются с помощью музыкальных интервалов, таких как октава, терция, квинта и т.п. В реальности звуки состоят из волн разной частоты.

Звуковые волны могут распространяться в воздухе, газах, жидкостях и твердых телах. Дальность распространения звука зависит от упругих и других свойств проводника и частоты звука. Звук обладает свойствами отражения и преломления. На звуковые волны распространяется эффект Доплера.

Человек ощущает звуки, которые лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Ниже лежит инфразвук, выше - ультразвук. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в области частот 1-5 кГц. Ощущение громкости обладает логарифмической зависимостью от интенсивности звука. Высота звука определяется его частотой, а тембр спектром (набором частот).

сила скорость частота характеристика звук

Список использованной литературы

Дущенко В.П., Общая физика [Текст] / В.П. Дущенко, И.М. Кучерук. - К.: Высшая школа, 1995. - 430 с.

Зисман, Г.А. Курс общей физики. В 3 т. [Текст] / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. - М.: Наука, 1995. - 343 с.

Исакович М.А. Общая акустика [Текст] / М.А. Исакович. - М.: Наука, 1973. - 496 с.

Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы. 6-е изд., стереотипное [Текст] / Г. Корн, Т. Корн. - СПб.: Лань, 2003. - 832 с.

Кошкин, Н.И., Справочник по элементарной физике. 10-е изд. [Текст] / Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. - М.: Наука, 1988. - 385 с.

Элементарный учебник физики [Текст]: Учеб. пособие. В 3 т. / Под ред. Г.С. Ландсберга: Т 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. - 11-е изд. - М.: Наука. Физматлит, 1995. - 412 с.

Яворский, Б.М. Справочник по физике [Текст] / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. - М.: Наука, 1982. - 846 с.

Размещено на Allbest.ru